Передатчик земной станции КЛС

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Изобразить схему лампового усилителя мощности с общей сеткой, пояснить назначение элементов и принцип работы

В зависимости от того, какой электрод лампы соединен по высокой частоте с общим проводом, различают:

- схему с общей сеткой (рис. 1.1а);

- схему с общим катодом (рис. 1.1б).

а) б)

Рис. 1.1 а) схема с общей сеткой; б) схема с общим катодом.

Каскад с общей сеткой имеет следующие преимущества:

- большую устойчивость, т. к. управляющая сетка является экраном между входом и выходом. Например, триоды устойчиво работают только в схеме с общей сеткой;

- меньший на 6 дБ уровень побочных излучений вследствие отрицательной обратной связи (ООС);

- больший КПД из-за малого тока покоя ~6%);

- в ряде случаев возможно непосредственное соединение сеток с массой и отпадает необходимость в источниках питания для 1-й и 2-й сеток.

Но схема имеет и существенные недостатки:

- малый коэффициент усиления, который, как правило, не превышает 10;

- входное сопротивление зависит от частоты, мощности возбуждения и сопротивления нагрузки, что затрудняет согласование с драйвером;

- на входе обязательно применение настроенного контура, иначе напряжение возбуждения становится несимметричным и уровень побочных излучений увеличивается;

- при самовозбуждении на вход усилителя из анодной цепи поступает значительная ВЧ-мощность, которая может повредить трансивер.

Эти недостатки отсутствуют у каскада на основе тетрода, включенного по схеме с общим катодом, где более высокий коэффициент усиления сочетается с одинаковым входным сопротивлением на всех диапазонах. У такого каскада несколько больший ток покоя лампы в режиме АВ, который приводит к снижению КПД, но последнее не столь значительно.

Сказанное позволяет сделать вывод: при использовании триодов и для достижения максимального КПД следует использовать каскад с общей сеткой.

Рассмотрим каскады с общей сеткой.

Рис. 1.2, Каскад с общей сеткой (схема «с заземленными сетками»)

Рис. 1.3. Каскад с общей сеткой с возможностью регулировки тока покоя

В такой схеме входная емкость лампы входит в выходную емкость колебательной системы трансивера. Туда же входит и емкость соединительного кабеля, который должен иметь минимальную длину.

Схема на рис.1.2. называется «с заземленными сетками». В режиме RX в цепь катода для уменьшения его тока включается сопротивление R1. Индуктивность дросселя L1 невелика, т. к. он присоединен параллельно низкоомной входной цепи. Недостатком схемы является отсутствие возможности регулировать ток покоя.

Второй, более предпочтительный вариант (рис. 1.3) предусматривает такую возможность. Ток покоя устанавливается традиционным способом с помощью стабилитрона VD1. Элементы LI СЗ и входная емкость ламп образуют входной ФНЧ с частотой среза 32 МГц.

Чтобы усилитель мог работать с трансивером, имеющим 50-омный выход, на входе для согласования сопротивлений можно применить настроенные контуры. Наилучшее согласование и подавление гармоник обеспечивает П-контур (рис. 1.4).

При регулировке между трансивером и РА включают КСВ-метр и, изменяя величины Cl, LI, С2, добиваются его минимальных показаний. После определения величин Cl, LI, С2 на входе устанавливают переключаемые П-контуры на каждый диапазон. Они должны иметь добротность Q = 4-6, чтобы не требовалась перестройка в пределах диапазона. Такие входные цепи применяются в большинстве фирменных и самодельных усилителей, выполненных по схеме с общей сеткой .

Рис. 1.4. Входной контур усилителя с общей сеткой

2. Изобразить структурную схему передатчика земной станции космической линии связи и пояснить назначение ее элементов

Передающие устройства земных станций отличаются диапазоном рабочих частот, выходной мощностью, типом выходного усилительного элемента, системой охлаждения. От этих показателей существенно зависит конструкция и электрические характеристики передающих устройств. В земных станциях первого класса обычно используют передатчики мощностью 1...3 кВт, а в станциях второго класса мощностью 0,2...0,25 кВт. Как правило, все типы передатчиков позволяют осуществлять передачу телевидения, цифровых потоков данных, аналоговых и цифровых телефонных каналов с частотным разделением. Обобщенная и упрощенная структурная схема передающего устройства земной станции приведена на рис.2.

усилитель передатчик связь

Рис. 2. Упрощенная структурная схема передающего устройства ЗС

В нее входят два полукомплекта передатчиков А и Б, общая система охлаждения СО, выходной волноводный переключатель ВП с эквивалентом антенны ЭА и пульт контроля и коммутации ПКК.

Каждый передатчик содержит усилитель промежуточной частоты УПЧ с коррекцией частотных характеристик, преобразователь частоты ПрЧ с частоты 70МГц в диапазон СВЧ; а также не показанные на схеме задающие генераторы, предварительный и мощный усилители, блоки электропитания, элементы волноводного тракта с направленными ответвителями для измерения параметров выходного сигнала, блок управления, блокировки и сигнализации. Для большей части электронных узлов предусматривается резервирование.

3. Методы измерения угловых координат

Для определения угловых координат целей используются угломерные, или пеленгационные радиолокационные устройства.

Угломерное устройство включает антенну (антенную систему), приёмник для обработки принятых радиолокационных сигналов и измерительное устройство. Одной из основных характеристик угломерного устройства является его пеленгационная характеристика, представляющая собой зависимость выходного напряжения приёмника от направления прихода радиоволны U_вых(ц). В зависимости от того, какой параметр сигнала - амплитуда, частота или фаза - оказывает основное влияние на формирование пеленгационной характеристики, методы измерения угловых координат можно подразделять на амплитудные, частотные или фазовые. Практически находят применение амплитудные и фазовые методы.

Амплитудные методы.

В настоящее время известны и широко используются несколько амплитудных методов: максимума; минимума; сравнения; равносигнальный.

Рассмотрим их существо и принципы технической реализации.

При пеленгации по методу максимума плавно изменяется угловое положение антенны, и она в течение некоторого времени принимает сигналы цели; отсчёт угловой координаты цели производится в тот момент, когда амплитуда сигнала на выходе приёмника достигает наибольшего значения. Функциональная схема соответствующего угломерного устройства показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Функциональная схема угломерного устройства с отсчётом по максимуму.

Механизм поворота вращает антенну; одновременно приводится в действие указатель поворота, по шкале которого отсчитывается направление оси антенны. Когда цель окажется в пределах диаграммы направленности антенны F(ц), в приёмник начнут поступать сигналы. Амплитуда сигналов зависит от углового положения антенны по отношению к цели. При вращении антенны выходное напряжение приёмника U_вых повторяет форму диаграммы направленности антенны (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Пеленгационная характеристика при пеленгации по максимуму.

Это и будет пеленгационная характеристика угломерного устройства

U_вых(ц) = k F(ц),

где k - коэффициент пропорциональности.

Когда ось антенны совпадает с направлением на цель, выходное напряжение приёмника достигнет максимума; в этот момент указатель поворота антенны покажет пеленг цели ц_ц.

Достоинствами метода являются простота его технической реализации и получение наибольшей (при прочих равных условиях) амплитуды принимаемого сигнала в момент пеленгации. Основной недостаток метода состоит в относительно низкой точности измерений угловой координаты.

Точность измерения угла характеризуется пеленгационной чувствительностью, представляющей собой крутизну пеленгационной характеристики вблизи направления на цель:

.

Чем больше пеленгационная чувствительность, тем выше точность измерения угловой координаты.

При пеленгации по максимуму для диаграмм направленности любого типа пеленгационная чувствительность очень мала (при точном пеленге ), поэтому и точность измерения координат относительно низка.

Метод пеленгации по минимуму отличается тем, что отсчёт угловой координаты производится в момент уменьшения до минимума выходного напряжения приёмника.

Рис. 3.3. Диаграмма направленности антенного устройства (а) и пеленгационная характеристика при пеленгации по минимуму (б).

Диаграмма направленности антенны пеленгатора должна иметь в средней части провал до нуля. Этого можно добиться, например, если использовать две антенны, повёрнутые в пространстве одна относительно другой на угол, равный ширине диаграммы направленности по нулевому уровню (рис 3.3,а). Функциональная схема пеленгационного устройства такая же, как и при пеленгации по максимуму (см. рис. 3.1). Изменения амплитуды сигнала на выходе приёмника при повороте антенны характеризуются графиком рис. 3.3,б; аналогичный вид имеет и пеленгационная характеристика

U_вых(ц) = k F(ц),

где функция F(ц) - результирующая диаграмма направленности.

При пеленгации по минимуму может быть получена высокая точность измерения угловой координаты, так как пеленгационная чувствительность велика. Но амплитуда сигнала вблизи направления пеленга мала; при точном пеленге она становится равной нулю.

Практически по методу минимума можно пеленговать только источники мощного собственного излучения. Поэтому метод пеленгации по минимуму, получивший широкое применение в радионавигации, в радиолокации не используется.

Метод сравнения характеризуется тем, что пеленг цели определяется по соотношению амплитуд сигналов, принятых одновременно двумя антеннами. Функциональная схема пеленгационного устройства, в котором использован метод сравнения, приведена на рис. 3.4.

Основным достоинством метода сравнения является возможность мгновенного определения направления на цель в пределах относительно широкого сектора при неподвижной антенной системе. Наиболее существенным недостатком является относительно низкая точность измерения, существенно меняющаяся в зависимости от вида и взаимного расположения диаграмм направленности антенн, а также от прихода волны.

Рис. 3.4. Функциональная схема пеленгатора, в котором используется метод сравнения.

Частным случаем метода сравнения является равносигнальный метод пеленгации. Он также основан на сравнении амплитуд сигналов, принимаемых двумя антеннами, но для отсчёта углового положения добиваются равенства сигналов. При пеленгации цели по равносигнальному методу антенное устройство поворачивают до тех пор, пока выходное напряжение не окажется равным нулю. В этот момент угловая координата цели определяется по положению антенны.

Равносигнальный метод характеризуется высокой точностью, так как при измерении используется небольшой участок диаграмм направленности (вблизи равносигнального направления) с относительно большой крутизной. Этот метод часто используют для автоматического слежения за целью по угловым координатам.

Равносигнальный метод может быть реализован при использовании одной антенны, диаграмма направленности которой периодически изменяет своё положение в пространстве. В этом случае сравнению подлежат сигналы, принятые в различные моменты времени при разных положениях диаграммы направленности.

Фазовые методы.

Фазовые методы основаны на измерении разности фаз электромагнитных колебаний, принимаемых различными антеннами. Метод характеризуется относительно высокой точностью измерения; он может быть использован для автоматического слежения за целями по угловым координатам. Существенными недостатками фазового метода являются неоднозначность отсчёта и отсутствие разрешения целей.

Размещено на Allbest.ru